(57)【要約】【課題】  早期に強度が発現し、ｐＨの上昇を抑制して早期に中性化への移行できる土壌固化材を提供する。【解決手段】  生石灰と、高炉スラグと、廃石膏ボードとを含有する土壌固化材において、ｐＨ調整剤としてゼオライトを含有するものであり、生石灰と高炉スラグと廃石膏ボードの石灰とが、土壌の水と混ざることにより早期に強度が発現し、ゼオライトが土壌に入ることで緩衝作用が生じ、土壌のｐＨを抑制して早い段階で中性化へと移行することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生石灰と、高炉スラグと、廃石膏ボードとを含有する土壌固化材において、ｐＨ調整剤としてゼオライトを含有することを特徴とする土壌固化材。
【請求項２】
生石灰１０〜５０重量部、高炉スラグ１０〜５０重量部、廃石膏ボード１〜５０重量部、ｐＨ調整剤としてゼオライト１〜１０重量部を含有することを特徴とする請求項１記載の土壌固化材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高含水粘性土、ヘドロ、軟弱地盤などの土壌を硬化、固化する土壌固化材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高含水土などを硬化、固化させる固化材として、セメント及びセメントを主成分としたセメント系固化材（例えば特許文献１）や、石灰及び石灰を主成分とした石炭系固化材や、セメント・石灰に他の材料を混合した複合系固化材が知られている。
【０００３】
この複合系固化材として、生石灰と硫酸カルシウム系硬化材と無定形水酸化アルミニウムとを含有する固化材（例えば特許文献２）や、酸化マグネシウムと硫酸塩とを主成分とする土壌固化材（例えば特許文献３）や、高炉スラグを用いたものなどがあり、前記特許文献２では、固化材は、高含水土の硬化、固化を短時間になしうる、と記載され、上記特許文献３では、土壌固化材は、発現強度に優れると共に、低アルカリの改良土壌が得られる、と記載されている。
【特許文献１】特開平６−１２８５６７号公報
【特許文献２】特開平１０−６０４３４号公報
【特許文献３】特開２００３−１９３０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記石灰系固化材では、改良土壌中に石灰が溶出し、上記セメント系改良材では、水和反応によって生成した水酸化カルシウムが溶出し、土壌のｐＨが上昇してアルカリ性となる。そして、このような土壌を放置すると、降雨などによってアルカリ性の水が溶出し、環境汚染を引き起こす可能性がある。これに対して、上記複合系固化材では、短期間の硬化、固化は図られているものの、ｐＨの上昇抑制については十分な効果が得られていない。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、早期に強度が発現し、ｐＨの上昇を抑制して早期に中性化へ移行できる土壌固化材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、生石灰と、高炉スラグと、廃石膏ボードとを含有する土壌固化材において、ｐＨ調整剤としてゼオライトを含有するものである。
【０００７】
また、請求項２の発明は、生石灰１０〜５０重量部、高炉スラグ１０〜５０重量部、廃石膏ボード１〜５０重量部、ｐＨ調整剤としてゼオライト１〜１０重量部を含有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の構成によれば、生石灰と高炉スラグと廃石膏ボードの石膏とが、土壌の水と混ざることにより早期に強度が発現し、加えて、ゼオライトが土壌に入ることで緩衝作用が生じ、土壌のｐＨを抑制して早い段階で中性化へと移行することができる。また、廃材である廃石膏ボードの有効活用が可能となる。
【０００９】
また、請求項２の構成によれば、生石灰は、強度に寄与し、１０重量部未満では、強度の発現が十分に得られず、５０重量部を超えると、大幅な強度の増加は見られない。廃石膏ボードは、その石膏成分が強度に寄与し、１重量部未満では、強度の発現が得られず、５０重量部を超えると、大幅な強度の増加は見られない。また、高炉スラグも、強度に寄与し、１０重量部未満では、強度の発現が十分に得られず、５０重量部を超えると、大幅な強度の増加は見られないことから、上記範囲が好ましい。また、ゼオライトは、緩衝作用によりｐＨの上昇を抑制し、１重量部未満では、その抑制作用が十分に得られず、１０重量部を超えてさらに追加しても抑制作用はそれ以上向上しないから、上記範囲とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規な土壌固化材を採用することにより、従来にない土壌固化材が得られ、その土壌固化材を記述する。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。図１〜図４は本発明の実施例１を示し、同図に示すように、本発明の土壌固化材は、全体１００重量部に対して、生石灰を１０〜５０重量部、高炉スラグを１０〜５０重量部、廃石膏ボードを１〜５０重量部、ｐＨ調整剤としてゼオライトを１〜１０重量部、含有してなる。
【００１２】
前記生石灰は、混合性などを考慮して５ｍｍ以下の大きさのものが用いられる。生石灰は、強度に寄与し、固化材全体に対して、１０重量部未満では、強度の発現が十分に得られず、５０重量部を超えると、大幅な強度の増加は見られず、１０〜５０重量部とする。さらに、生石灰を、固化材全体に対して２０〜４０重量部とすることが好ましく、２０重量部以上とすることにより、一層、確実な強度の発現が得られ、一方、４０重量部以下とすることにより、経済性の面から使用量を削減しつつ必要な強度を得ることができる。
【００１３】
高炉スラブは、粉末状、好ましくは廃石膏ボードより微細な微粉末のものが用いられる。また、高炉スラブは、酸化カルシウムと、酸化ケイ素を主成分とするものを用い、成分の一例として、酸化カルシウム３４〜５０重量部、酸化アルミニウム１０〜１７重量部、酸化マグネシウム５〜１０重量部、酸化ケイ素２４〜４４重量部である。高炉スラグは、強度に寄与し、１０重量部未満では、強度の発現が十分に得られず、５０重量部を超えると、大幅な強度の増加は見られず、１０〜５０重量部とした。さらに、高炉スラグを、固化材全体に対して２５〜３５重量部とすることが好ましく、２５重量部以上とすることにより、一層、確実な強度の発現が得られ、一方、３５重量部以下とすることにより、経済性の面から使用量を削減しつつ必要な強度を得ることができる。
【００１４】
廃石膏ボードは、粉砕して粉末にしたものが用いられ、粉砕時に、ボード本体に貼った紙材を分離し、ボード本体を粉砕機などにより粉砕して粉末にする。廃石膏ボードは、その石膏成分が強度に寄与し、固化材全体に対して、１重量部未満では、廃材の有効利用効果に乏しいと共に、強度の発現が得られず、５０重量部を超えると、強度の発現が十分に得られず、１〜５０重量部とする。さらに、廃石膏ボードを、固化材全体に対して３０〜４５重量部とすることが好ましく、３０重量部以上とすることにより、廃材である廃石膏ボードの有効活用が可能となり、一方、４５重量部を超えると、強度が増加せず、逆に低下を招く虞があるため、４５重量部以下とする。尚、後述する実験などにより、強度発現の面から、固化材全体に対する廃石膏ボードの割合を高炉スラグの割合より多くすることが好ましいことが判った。
【００１５】
ゼオライトは、天然ゼオライトを粉砕した粉末状のものを用いるが、合成ゼオライト，人工ゼオライトに置き換え可能である。ゼオライトは、緩衝作用によりｐＨの上昇を抑制し、固化材全体に対して、１重量部未満では、その抑制作用が十分に得られず、１０重量部を超えてさらに追加しても抑制作用はそれ以上向上しないから、１〜１０重量部とする。さらに、ゼオライトを、固化材全体に対して２〜５重量部とすることが好ましく、２重量部以上とすることにより、ｐＨ上昇の抑制作用が確実に得られ、一方、５重量部以下とすることにより、経済性の面から使用量を削減しつつｐＨ上昇の抑制作用が得られる。
【００１６】
この土壌固化材には、従来、固化材に用いられている成分を含有することができるが、六価クロム等の溶出をなくす面から、セメント系固化材は添加しない。
【００１７】
そして、上記配合範囲の生石灰、高炉スラグ、廃石膏ボード、ｐＨ調整剤としてゼオライトの粉末又は微粉末を、水を添加することなく常温で混合して固化材を形成し、この固化材を、固化すべき土壌に混合する。
【００１８】
実験例
実験に用いた現地発生土の性状は、含水比４５．９％、液性限界４０．４％、塑性２３．8％、塑性指数１６．６％、粒径７５μｍ以下が９９．６％、工学的分類シルト（ＭＬ）である。
【００１９】
本発明に対応する固化材を用いた実験例１では、粉末又は微粉末の生石灰２７重量部、高炉スラグ３０重量部、廃石膏ボードを４０重量部、ｐＨ調整剤としてゼオライト３重量部を混合したものを用いた。
【００２０】
比較例１は、セメント系固化材を用い、比較例２は生石灰のみを用い、比較例３では、石灰系固化材を用いた。
【００２１】
図２は、前記現地発生土への固化材添加量（ｋｇ／ｍ3）と一軸圧縮強さ（ｋＮ／ｍ3）との関係を示すグラフ図であり、添加量をそれぞれ２５ｋｇ／ｍ3、５０ｋｇ／ｍ3、１００ｋｇ／ｍ3、１５０ｋｇ／ｍ3、２００ｋｇ／ｍ3とし、添加後、比較例１（セメント系固化材）は７日経過後、比較例２（生石灰）及び実施例１（本発明の固化材）は１０日経過後の一軸圧縮強度を測定した結果を示している。
【００２２】
図３は、前記現地発生土に固化材添加後の経過日数とｐＨの関係を示すグラフ図であり、各固化材の添加量は、１００ｋｇ／ｍ3であり、添加前である０日、添加後、７日、１４日、２１日、２８日のｐＨを測定した結果を示している。
【００２３】
図２に示すように、実験例１の固化材によれば、他の固化材に比べて、大幅な強度の発現が得られ、同時に図３に示すように、添加後、７日ですでに８.３以下となり、７〜１４日を経過すると、ｐＨの値が大幅にかつ速やかに低減されることが分かる。このように実施例１ではｐＨ中性化への移行が速やかに行われるため、添加後に、降雨などがあっても、周囲への影響を最小限に保つことができる。また、図２の強度に係るグラフ図に示すように、実験例１では、固化材の添加量と強度（一軸圧縮強さ）との関係がほぼ直線となる比例となるから、添加量を設定することにより、固化する土壌に必要な強度を容易に得ることができる。
【００２４】
図４は、植生した植物の本数（本／５０粒中）と経過日数（日）との関係を表すグラフ図であり、図５は、種子を蒔いて２０日経過後に、それぞれの上位５本の長さを平均を示すグラフであり、前記現地発生土に実験例１の固化材を１００ｋｇ／ｍ3添加したものがそれらグラフ図の「本固化材」、前記現地発生土に固化材を添加しなかったものが同グラフ図の「現場発生土のみ」、前記現場発生土に前記比較例３で用いた石灰系固化材を１００ｋｇ／ｍ3添加したものが同グラフ図の「石灰系固化材」であり、これらをそれぞれ育苗容器に充填し、これに二十日大根の種子を蒔き、同一条件で育成し、その育成した本数を得たものであり、「本固化材」は、「現場発生土のみ」と同等の植生状況が得られ、「石灰系固化材」と対比して、極めて環境に考慮した結果が得れる固化材であることが判る。
【００２５】
このように本実施例では、請求項１に対応して、生石灰と、高炉スラグと、廃石膏ボードとを含有する土壌固化材において、ｐＨ調整剤としてゼオライトを含有するものであり、生石灰と高炉スラグと廃石膏ボードの石灰とが、土壌の水と混ざることにより早期に強度が発現し、加えて、ゼオライトが土壌に入ることで緩衝作用が生じ、土壌のｐＨを抑制して早い段階で中性化へと移行することができる。また、廃材である廃石膏ボードの有効活用が可能となる。
【００２６】
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、生石灰１０〜５０重量部、高炉スラグ１０〜５０重量部、廃石膏ボード１〜５０重量部、ｐＨ調整剤としてゼオライト１〜１０重量部を含有するから、早期に強度が発現し、ｐＨの上昇を抑制して早期に中性化へ移行できる土壌固化材が得られる。そして、生石灰は、強度に寄与し、１０重量部未満では、強度の発現が十分に得られず、５０重量部を超えると、大幅な強度の増加は見られない。廃石膏ボードは、その石膏成分が強度に寄与し、１重量部未満では、強度の発現が得られず、５０重量部を超えると、大幅な強度の増加は見られない。また、高炉スラグも、強度に寄与し、１０重量部未満では、強度の発現が十分に得られず、５０重量部を超えると、大幅な強度の増加は見られないことから、上記範囲が好ましい。また、ゼオライトは、緩衝作用によりｐＨの上昇を抑制し、１重量部未満では、その抑制作用が十分に得られず、１０重量部を超えてさらに追加しても抑制作用はそれ以上向上しないから、上記範囲とした。
【００２７】
また、実施例上の効果として、生石灰２０〜４０重量部、高炉スラグ２５〜３５重量部、廃石膏ボード３０〜４５重量部、ｐＨ調整剤としてゼオライト２〜５重量部のみを含有し、かつ廃石膏ボードを高炉スラグより多く含有することにより、確実な強度の発現と、ｐＨ上昇を抑制する作用とが得られ、かつ経済的な土壌固化材を得ることができる。
【００２８】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、高炉スラグは実施例の成分のものに限らず、各種のものを用いることができる。また、混合する生石灰、高炉スラグ、廃石膏ボードやゼオライトの大きさは適宜選定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１を示すブロック図である。
【図２】同上、現地発生土への固化材添加量と一軸圧縮強さとの関係を示すグラフ図である。
【図３】同上、現地発生土に固化材添加後の経過日数とｐＨの関係を示すグラフ図である。
【図４】同上、植生した植物の本数と経過日数との関係を表すグラフ図である。
【図５】同上、植生した植物の長さを表すグラフ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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